Informação por meio da luz

Informação por meio da luz

postado em 24/07/2017 00:00
 (foto: Michael Gehl/Laboratório Nacional Sandia)
(foto: Michael Gehl/Laboratório Nacional Sandia)



Além das baterias, os dispositivos eletrônicos comuns também têm dificuldades para operar sob temperaturas muito baixas. A limitação acaba sendo um problema para ambientes frios e para um tipo de computador que utiliza materiais supercondutores. Tais máquinas estão em fase experimental, mas poderão fazer operações até dez vezes mais rápidas do que os supercomputadores atuais, com menos gasto de energia.

Pesquisadores do Laboratório Nacional Sandia, nos Estados Unidos, criaram um dispositivo que permite a transferência de dados em ambientes extremamente frios, apenas alguns graus acima do zero absoluto. O componente é uma chave ótica que transforma sinais elétricos em sinais feitos de luz, transmitidos depois por uma fibra ótica.

A chave é a primeira a transferir até 10 gigabits de informação por segundo a temperaturas tão baixas ; velocidade suficiente para, por exemplo, copiar um filme em poucos segundos. Como o dispositivo funciona em uma grande faixa de temperaturas, permite rápida transmissão de dados e requer pouca energia, ele pode ser útil também para missões espaciais, em que a energia é limitada. A pesquisa foi publicada pela revista Optica.

Desafio

;Criar conexões elétricas em sistemas operando a temperaturas muito baixas é desafiador, mas a óptica pode oferecer uma solução;, disse o principal pesquisador Michael Gehl, do Laboratório Nacional Sandia. ;Nossa pequena chave permite que os dados sejam transmitidos, por meio de um ambiente frio, pela luz, viajando por uma fibra ótica, em vez de eletricidade.;

Michael e os outros cientistas demonstraram que a chave pode funcionar a até 4,8 Kelvin, ou 268 graus celsius negativos. O componente foi feito com técnicas convencionais de fabricação, e pode ser facilmente integrado a circuitos eletrônicos existentes.

;Este é um dos primeiros exemplos de um dispositivo ótico de silicone operando a temperaturas tão baixas;, disse Michael. ;Nossa chave pode revolucionar tecnologias que são limitadas pelo quão rápido você pode enviar informações para dentro e para fora de um ambiente muito frio usando eletricidade.;

Para aplicações em baixas temperaturas, os métodos óticos possuem diversos benefícios, se comparados com a eletricidade. Fios elétricos conduzem calor, ou seja, eles esquentam um ambiente que precisa se manter frio. Por outro lado, as fibras óticas quase não conduzem calor, e uma única fibra pode transmitir informações a taxas mais altas do que um fio. A chave gasta pouca energia, cerca de mil vezes menos do que as atuais.

O dispositivo é composto por um disco de apenas três micrômetros e meio de diâmetro e uma guia pela qual a luz passa. Quando uma voltagem é aplicada ao disco, ela causa alterações nas ondas e codifica a informação elétrica, em forma de luz. Outros grupos desenvolveram componentes parecidos, mas Michael e sua equipe foram os primeiros a otimizar a chave e a permiti-la funcionar em temperaturas baixas. A abordagem pode ser usada para fabricar outros dispositivos óticos.
A chave foi testada em uma câmara de vácuo que pode chegar a temperaturas baixíssimas. Os pesquisadores analisaram o sinal ótico saído do dispositivo e o compararam com o sinal elétrico original, para analisar a compatibilidade de ambos. Eles detectaram uma pequena quantidade de erros quando a chave foi utilizada ao seu potencial máximo, mas afirmam que a taxa é reduzida o suficiente para manter a eficiência do aparelho.

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